Question

1．小明用如图所示装置进行“测量滑轮组机械效率”的实验，钩码总重6N．当他用弹簧测力计竖直向上匀速拉动细绳时，示数如图所示．若钩码3s内上升0.1m，不计绳重和摩擦．求：
（1）弹簧测力计拉力做功的功率；
（2）此滑轮组中动滑轮的重力；
（3）该滑轮组的机械效率．

Answer 1

分析 （1）由图可知绳子自由端拉力的大小，由s=nh可得拉力移动的距离s，先求拉力做的总功W，利用功率的公式P=$\frac{W}{t}$计算功率；
（2）根据F=$\frac{1}{3}$（G+G_动）计算动滑轮的重力．
（3）已知钩码重力和上升高度，可以得到有用功；求出了有用功和总功，利用机械效率公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$计算机械效率．

解答 解：
（1）由图可知弹簧测力计的分度值为0.2N，示数是F=2.4N，
通过动滑轮绳子段数n=3，
拉力做的总功为：W_总=Fs=Fnh=2.4N×3×0.1m=0.72J；
拉力的功率为：P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{0.72J}{3s}$=0.24W；
（2）不计绳重和摩擦F=$\frac{1}{3}$（G+G_动），
即：2.4N=$\frac{1}{3}$×（6N+G_动），
解得：G_动=1.2N；
（3）拉力做的有用功为：W_有用=Gh=6N×0.1m=0.6J；
滑轮组机械效率为：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.6J}{0.72J}$×100%≈83.3%．
答：（1）弹簧测力计拉力做功的功率为0.24W；
（2）此滑轮组中动滑轮的重力为1.2N；
（3）该滑轮组的机械效率为83.3%．

点评 本题考查了有用功、总功、机械效率、动滑轮重力的计算，根据题图确定n的大小（直接从动滑轮上引出的绳子股数）是本题的突破口，灵活选用公式计算是关键．